破損玻璃檢測(cè)器 (GBD)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖 6：信號(hào)分析 1 的軟件流程傳送進(jìn)來(lái)的信號(hào)樣本 p(n) 在首先通過簡(jiǎn)單的移動(dòng)平均濾波器降低噪聲后得到 s(n)。p(n) 的信號(hào)整合只使用正樣本進(jìn)行，以便計(jì)算出 SA2 階段將使用的信號(hào)能量 integ_total。s(n) 包括峰值和跨零數(shù)量?？梢允褂眉羟蓄l率為 的高通濾波器 (HPF) 提取傳送進(jìn)來(lái)的信號(hào)的高頻分量，每個(gè) p(n) 樣本都要經(jīng)過此類過濾。同時(shí)，只有過濾輸出的正樣本才能累加到結(jié)果 integ_HPF_total 中，該結(jié)果將用于 SA2 階段。每個(gè)樣本都要經(jīng)過完整的 SA1 階段，而且為了確保實(shí)時(shí)運(yùn)行，必須在下一個(gè)樣本 p(n+1) 到達(dá)前完成，即全部可用的 CPU 周期數(shù)僅為 CPU 頻率/40 kHz。過濾通常是一個(gè)耗時(shí)的過程。為提高效率，我們?cè)谧矒魴z測(cè)中使用的 LPF 以及 SA1 階段使用的 HPF 中均要采用點(diǎn)陣波數(shù)字濾波器 (LWDF) [1] ，并使用霍納 (Horner) 算法 [2]。待 SA1 階段的數(shù)據(jù)處理完(耗時(shí) 60 毫秒)后，算法即進(jìn)入處理的第二個(gè)階段 SA2。SA2 無(wú)需實(shí)時(shí)運(yùn)行，圖 7 給出了該階段的運(yùn)行流程。此外，SA2 完成時(shí)將確定是否真的發(fā)生了玻璃破碎事件。

　　圖 7：信號(hào)分析 2 的軟件流程計(jì)算總信號(hào)能量與高通過濾信號(hào)能量之比，并將其與閾值加以比較。結(jié)果顯示眾多玻璃破損聲音的比值都介于 1.75 ~ 14 之間。同樣，還要檢查峰值數(shù)量是否介于 160 ~ 320 之間，跨零數(shù)量是否介于 95 ~ 300 之間。只有滿足以上三個(gè)條件，才能確定發(fā)生了玻璃破損事件。上述三個(gè)條件中只要有一項(xiàng)不符合要求，玻璃破損檢測(cè)器就會(huì)重啟并返回活動(dòng)檢測(cè)狀態(tài)。這些閾值與范圍將需要根據(jù)房間聲音質(zhì)量、GBD 位置以及環(huán)境噪聲等加以微調(diào)。